UASB厌氧反应器的快速启动与稳定运行

UASB厌氧反应器的快速启动与稳定运行摘要：本文以某酿酒厂污水处理项目的调试运行为工程实例，重点论述了采用UASB厌氧反应器处理酒精糟液与葡萄糖酸钠高浓度混合废水的快速启动与运行，强调通过过程控制培养颗粒污泥，提高系统处理负荷与抗冲击能力，鼓励通过清洁生产加强源头控制，快速实现全部进水达标排放。关键词：酒精废水、葡萄糖酸钠废水、UASB厌氧反应器、颗粒污泥、清洁生产1项目概况1.1水质、水量情况该公司主要生产白酒、果酒、生化三大系列产品，以木薯、瓜干、高梁、大米、玉米淀粉等为主要原料，生产废水主要来自发酵、提取、包装等生产过程，含有大量糖、蛋白质、纤维素等有机物质，COD浓度高，可生化性好，是适宜于生化处理的有机废水。水质、水量监测数据（平均值）见下表：项目温度(℃)PHCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)日排放量（m3）酒糟醪液(离心后)40~604~530000820016000400稀污水20~405~6300010001000800酸钠废水304~1015000680030001000合计22001.2污水处理工艺流程系统分两期设计，主体处理工艺为“UASB＋接触氧化”，其中一期UASB反应器有效容积1800m3，二期酒精废水、UASB反应器有效容积2600m3，设计进水量2200m3／d，进水COD15000mg/L，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）表4中三级标准。工艺流程图如下：2调试运行情况：2007年9月8日一期厌氧正式投入调试运行，10月下旬有效容积负荷达6.0KgCOD/m3·d，COD去除率97％；11月1日，二期厌氧开始启动，11月25日一期与二期合并运行，12月初，两期厌氧反应器内均出现细小颗粒污泥，至2008年1月20日二期厌氧西池颗粒污泥干重占污泥总重的34.36%；12月20日～2008年2月15日酒精因缺料停产，自12月25日两套系统处理酸钠废水，全部处理，1月7日～1月11日二期集水槽维修，酸钠全部废水进一期处理，进水平均浓度10000mg/L，平均进水量800m3/d，平均出水浓度300mg/L，有效容积负荷5.7KgCOD/m3·d，COD去除率97％，出水清澈；1月11日～1月20日一期设备检修，全部酸钠废水进二期处理，平均出水浓度200mg/L，二期容积负荷达4KgCOD/m3·d，COD去除率98％，出水清澈。1月20日～2月20日生产设备大修，污水系统停运。2月20日重新启动，一周后，公司内全部生产废水进入污水处理系统处理后达标排放。3、控制要点分析3.1接种污泥的选择与污泥颗粒化接种污泥的选择是调试成败的关键，该污水处理系统调试初期选用了当地污水处理厂厌氧絮状消化污泥，该污水厂系统运行年限长，产气稳定，主要水源来自城市生活污水，无太多重金属等有毒有害物质，中温消化，基本适应本公司厌氧系统需求，在快速启动过程中起了关键作用。2007年11月1日，二期厌氧土建、安装竣工，污泥接种浓度20000mg/L，外回流升温、洗泥，两天内快速升温至30℃，维持（30±1）℃，第三天开始间歇进酸钠废水，平均COD浓度12000mg/L，日进水量200方，汇同一期出水平均COD500，15m3/h，进入二期UASB反应器，按有效容积负荷1.3KgCOD/m3，进行洗泥；三天后，开始12m3/h连续进水，有效容积负荷2.0KgCOD/m3，产气量40Nm3/h，出水水质COD稳定在500以内，初期启动成功；随后逐步提高负荷，至12月初，距池底2米取样，有细小颗粒污泥形成，至1月12日，二期厌氧西池颗粒污泥浓度达13.44g/100ml，至1月20日，颗粒污泥干重占污泥总重34.36％，有效容积负荷4KgCOD/m3·d，COD去除率98％，产气率达0.5Nm3/kg(COD)，出水清澈，无跑泥现象。该系统一期酒精废水UASB厌氧罐建成后，考虑到后续二级厌氧的存在，不必担心跑泥对后续系统的影响，所以在持续提高进水负荷的过程中持续大量跑泥，抽检SV30平均值38％，MLSS平均值7990mg/L，无颗粒污泥形成；而二期酸钠废水调试过程中，因厌氧出水直接进入好氧系统，一旦跑泥，会对好氧系统造成严重冲击，故进水负荷的调整以是否跑泥为基准，只要出现跑泥现象立即降低负荷，尤其二期西池，除池内升温初期有少许轻质浮渣流出外，基本无跑泥现象发生，但在污泥浓度、上升流速、进水温度、PH、COD均相当的情况下，运行一个月后，西池先于其他各池出现细小颗粒污泥，并迅速增长，启动两个半月后颗粒污泥量达到总污泥量的34.36％，有效容积负荷4KgCOD/m3·d，COD去除率98％，产气率达0.5Nm3/kg(COD)。3.2铁、钴、镍微量金属元素在颗粒污泥培养中效果明显，菌体活化制剂的影响更加突出。虽然在厌氧消化过程中N、P是主要的营养元素，但其他一些无机营养Fe、Co、Ni、Mo、Se，微量金属元素特别是Fe、Co、Ni的加入能使反应器内甲烷菌的优势菌种发生变化，提高挥发酸利用率，在厌氧消化过程中补充甲烷菌所需的无机营养元素，特别是加入微量金属元素，是提高厌氧消化过程效率和稳定性的重要途径［2］。本系统在污泥量投加相当的情况下，一期酒精废水处理系统启动初期西池连续投加Fe、Co、Ni微量金属元素一周，污泥沉降性明显优于东池，而后期颗粒污泥的数量也明显多于东池，详见图表1、2、3。二期启动后，自11月9日至11月14日，东池连续投加Fe、Co、Ni微量元素，西池连续投加菌体活化制剂，在进水水质、水量、水温、PH等参数均相同的条件下，未投加药剂前，两池均有跑泥现象，西池出水COD略高于东池，而分别投加药剂后，西池跑泥现象消失，且出水COD明显低于东池，详见图表4、5。二期系统启动一月后，距池底两米取样，两池均出现了细小颗粒污泥，自12月8日至08年1月20日，每周取样检测，平均颗粒污泥含量西池明显高于东池，详见图表1、2、3。3.3进水SS浓度的高低对颗粒污泥的形成具有决定性的作用采用UASB反应器处理高悬浮物酒糟废液，首先需要克服含悬浮物过多引起UASB效率下降问题。公司污水处理系统二期酸钠废水平均SS浓度3000mg/L，启动一个月后，从距池底2米取样即发现有细小颗粒污泥，自12月8日至08年1月20日，每周取样检测，颗粒污泥含量及粒径大小明显高于已启动三个月的一期酒精废水厌氧罐（详见图表2、3）；且一期在启动两个月后出现了细小颗粒污泥，但随后进水平均SS浓度由10000mg/L增至30000mg/L，COD浓度也从16000mg/L增至30000mg/L，在接下来的一个月中几乎看不到污泥颗粒，出水COD出由600mg/L突增到2000mg/L；自11月25日，一期进厌氧前开始投加絮凝剂，经絮凝沉淀的酒精废水进入二期调节池，统一分配至一期及二期UASB反应器，平均SS浓度保持在5000左右，12月初二期厌氧距池底2米取样，发现了细小颗粒污泥，一期厌氧也偶尔发现少许细小颗粒，随后一期及二期污泥颗粒量及颗粒直径均开始增多、增大，至08年1月5日，颗粒粒径部分达2mm以上，至1月20日，一期西池颗粒污泥干重达13.89%，二期西池颗粒污泥干重达34.36%，与一期西池同样条件投加Fe、Co、Ni微量金属元素的东池颗粒污泥干重也达24.53％。可见SS浓度的高低对颗粒污泥的形成具有决定性的作用。3.4进水温度与进水PH的控制系统启动两天内快速升温至30±1℃，并通过控制进水温度，维持恒定；进水PH控制在5.5左右，厌氧出水PH稳定在7.0。恒定的温度与PH是厌氧系统稳定运行的基本保障。4、结论：5.1厌氧颗粒污泥沉降性好、稳定性强、产气率高、耐冲击负荷，对系统快速启动与稳定运行具有关键性的作用。5.2接种污泥的选择与训化在厌氧系统的快速启动和颗粒污泥培养过程中起到非常关键的作用。5.3铁、钴、镍微量金属元素在颗粒污泥培养中效果明显，菌体活化制剂的影响更加突出。5.4进水悬浮物浓度对颗粒污泥形成具有决定性的作用。参考文献：［1］李亚新，董春娟。激活甲烷菌的微量元素及其补充量的确定，环境污染与防治，2001，23（3）：16－17［2］董春娟，李亚新，吕炳南。微量金属元素对甲烷菌的激活作用。太原理工大学学报，2002，33（5）［3］李亚新。厌氧消化过程中甲烷菌的无机营养需要。中国沼气。1996，14（1）：1～5［4］王进，张振家，张志峰。加速厌氧污泥颗粒化的研究进展。环境污染治理技术与设备。2006，7（6）